MATLAB模拟超声波声场:圆/矩阵换能器与阵列特性研究
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更新于2024-07-18
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本研究论文主要探讨了基于MATLAB的超声波声场模拟及其可视化在材料无损检测中的应用。随着超声检测技术的飞速发展,声场模拟已成为关键技术研究的焦点,因为它直接影响着缺陷定位的精确性和检测性能。作者蒙海英在硕士论文中,针对圆形活塞换能器和矩形活塞换能器这两种常见的声源,以及线列阵组合平面阵和矩形阵组合平面阵这两种相控阵换能器,进行了深入研究。
首先,论文基于积分法的克希霍夫积分定理构建声场模型,推导出计算声压分布和指向性的公式。利用MATLAB编程语言,对不同尺寸(如直径10mm、20mm、50mm)和频率(1MHz、2MHz、5MHz)的圆形活塞换能器的声场进行了模拟,并通过可视化手段呈现声压分布的变化规律。研究发现,声源尺寸和发射频率的变化会影响声束的主瓣宽度、辐射范围和副瓣数量,以及轴线上声压的分布特性。
接着,作者扩展到了线列阵和矩形阵组合平面阵的研究,针对不同阵列大小(如2×2、3×3、3×8和2×6)的声场指向性进行了分析。结果表明,阵元个数的增加导致指向性分布变得更加复杂,而阵列的M和N值不等时,会在特定方向上抑制旁瓣,突出主瓣。这对于设计优化的声场控制具有实用价值。
最后,通过水/钢界面的实例,研究了液固界面对声压分布的影响,揭示了声阻抗差异如何影响声波传播。这些实验和理论分析有助于提升超声检测技术的可靠性和准确性,对于超声波检测设备的设计与优化具有重要的理论支持。
这篇论文通过对MATLAB的运用,不仅提供了超声波声场模拟的实操方法,还探讨了声场特性与换能器结构之间的关系,以及声场对检测性能的关键影响,为超声检测技术的进一步发展提供了有价值的数据和见解。
2023-11-22 上传
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